UNITÀ 3 COMPOSIZIONE E TRASFORMAZIONI DELLA LITOSFERA Lezione 2 I minerali

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1 Lezione 2 I minerali Approfondimento Silicati: i minerali più diffusi nella crosta terrestre I minerali conosciuti fino ad oggi sono circa 4000, con diverse forme e svariati colori. La classe mineralogica più importante, perché più varia e numerosa, è senza dubbio quella dei silicati. Essa comprende circa 900 esemplari [figg. 1-2], tutti caratterizzati dalla presenza dell atomo di silicio, uno degli elementi chimici più diffusi nella crosta terrestre. Generalmente l atomo di silicio è circondato da quattro atomi di ossigeno, disposti in maniera particolare: si tratta di una struttura simile a una piramide dove l atomo di silicio si trova al centro, mentre gli atomi di ossigeno sono situati ai vertici. Questo tipo di configurazione è detta tetraedro [fig. 3] e possiede nel complesso quattro cariche negative (SiO 4 ) 4- che possono essere bilanciate da ioni con carica positiva. Fig. 3. Configurazione a tetraedro caratteristica dei silicati. Fig. 1. Amazonite. Fig. 2. Tormalina. 1

2 Lezione 2 Le rocce Approfondimento - Dal sedimento alla roccia sedimentaria La formazione di una roccia sedimentaria inizia con l alterazione delle rocce preesistenti sulla superficie terrestre a seguito della quale si generano detriti solidi e sostanze in soluzione. Il più delle volte il materiale roccioso degradato ed eroso e quello in soluzione vengono trasportati sempre più verso valle fino a raggiungere il mare, principale luogo di sedimentazione. Vari possono essere gli agenti che effettuano tale trasporto: l acqua, il ghiaccio, il vento, la forza di gravità, gli animali o perfino l uomo. Quando l energia per il trasporto risulta insufficiente, inizia la fase di deposito: i sedimenti si accumulano e precipitano i sali in soluzione. L ultima fase del processo è detta diagenesi; si tratta di un processo chimico-fisico che trasforma i sedimenti incoerenti in roccia. Prima si ha una compattazione dovuta al peso di nuovi sedimenti che si sono depositati sopra: ciò porta a una diminuzione del volume del sedimento e all espulsione da esso di una buona parte dell acqua. Successivamente si verifica la cementazione dei clasti, per precipitazione dei sali minerali dell acqua circolante tra i sedimenti o per reazione chimica tra i sedimenti stessi e l acqua circolante. La diagenesi si completa generalmente in tempi molto lunghi: si parla di decine e decine di milioni di anni. Nelle zone aride come i deserti prevalgono i processi meccanici di disgregazione, in quelle umide sono particolarmente presenti le azioni di alterazione chimica. 2

3 Lezione 3 La dinamicità della litosfera Approfondimento - Il futuro della deriva dei continenti. I punti caldi (hot spots) In seguito alla deriva dei continenti, nei prossimi 50 milioni di anni, si verificheranno mutamenti grandiosi: Italia e Dalmazia arriveranno a unirsi; sorgerà un imponente catena montuosa nel Mediterraneo orientale; la penisola araba andrà a formare un corpo unico con l Iran, determinando la sparizione del golfo Persico; si formerà un nuovo mare all interno dell Africa in corrispondenza dei grandi laghi Vittoria, Kivu, Tanganica ecc. e la Somalia diventerà un isola [fig.1]; l Australia verrà a trovarsi molto vicina alle Filippine, al Vietnam e alla Cina per arrivare poi alla collisione; l oceano Pacifico si ridurrà a vantaggio dell oceano Atlantico e dell oceano Indiano, mentre la California si presenterà divisa in due dalla faglia di San Andreas. Fig. 1 La rift valley africana è destinata ad allargarsi e diventerà un oceano. I punti caldi (hot spots) I punti caldi (hot spots) sono zone vulcaniche situate in mezzo a una placca di litosfera rigida, lontano da centri di attività sismica, tipici dei margini delle placche. Essi appaiono come centri vulcanici isolati in un paesaggio uniforme e interessano zone di vasto sollevamento della crosta. Le loro lave sono basaltiche. Non si sa molto sulla loro origine; tuttavia si ritiene che essi si formino nel mantello e si manifestino esternamente con plume o pennacchi, cioè con manifestazioni dovute a correnti ascensionali di materiale incandescente. Nel mondo, negli ultimi dieci anni, si sono manifestati attivi almeno 122 punti caldi. Fra questi ricordiamo i più importanti: l Islanda, le Azzorre e l arcipelago Tristan da Cunha. In particolare il punto caldo più vistoso e facilmente interpretabile è quello che ha originato le isole Hawaii [fig. 2]. Fig. 2. Punti caldi attivi negli ultimi 10 anni. Essi sono frequenti in particolare lungo le dorsali medio-oceaniche. 3

4 Lezione 3 La dinamicità della litosfera Approfondimento - Pieghe e faglie Nei movimenti orogenetici le masse che costituiscono la crosta terrestre rispondono alle forze impresse, che su essa agiscono, con deformazioni rigide o plastiche a seconda della loro natura. Sono deformazioni rigide le fratture della crosta terrestre denominate diaclasi e le faglie. Le diaclasi sono fratture ove non si determina movimento reciproco delle masse a contatto. Nelle faglie, invece, le due parti si muovono l una rispetto all altra e, a seconda del tipo di spostamento, si individuano: faglie trascorrenti, con piano di frattura verticale e movimento in senso orizzontale opposto delle masse a contatto. La più famosa è la faglia di San Andreas in California; faglie dirette e inverse, quando il piano di frattura verticale, o più spesso inclinato, consente lo scivolamento in senso verticale delle due masse in modo che una risulti abbassata (diretta) o rialzata (inversa) rispetto all altra [fig. 1]. Le forme corrispondenti alle deformazioni plastiche sono invece dette pieghe. La massa rocciosa risponde alle forze impresse di compressione in modo elastico deformandosi con ripiegamenti. Si distinguono pieghe anticlinali con la convessità rivolta verso l alto e pieghe sinclinali con la convessità rivolta verso il basso. La dimensione può variare da pochi decimetri a centinaia, migliaia di metri e lo stesso raggio di curvatura può essere diverso, originando così pieghe fortemente strizzate o pieghe blande. Se sulla massa che va ripiegandosi agiscono sui due lati forze di ugual misura, la piega risulterà armonica, mentre sarà ripiegata o addirittura coricata se le forze applicate sono di diversa intensità. Talvolta una piega coricata subisce spinte tali da rompersi e farsi che la parte superiore scorra su quella inferiore. Si originano così i sovrascorrimenti. Fig. 1. Tre modelli di faglie (diretta, inversa e trascorrente) ove è possibile osservare le diverse modalità di scorrimento delle masse rocciose a contatto. 4

5 Lezione 4 I vulcani e i terremoti Approfondimento - Fenomeni legati al vulcanismo La vita dei vulcani è in genere molto lunga, può arrivare fino a centinaia di migliaia di anni. Fortunatamente la loro attività non è continua: si alternano periodi di intensa attività a periodi di quiescenza che possono durare anche secoli e talvolta ingannano l uomo. Durante le ultime fasi dell attività di un vulcano o durante i periodi di quiescenza o ancora nelle zone circostanti una zona vulcanica si possono verificare diversi altri fenomeni detti fenomeni pseudovulcanici o fenomeni vulcanici secondari. Essi consistono in eruzioni di gas e vapori che l uomo ha anche sfruttato a proprio vantaggio. Le più note manifestazioni di vulcanismo secondario sono le fumarole, emissioni di gas e vapore acqueo, le solfatare, emissioni di diossido di carbonio e idrogeno solforato di cui una parte si decompone depositando dei bei cristalli di zolfo (famosa è la solfatara di Pozzuoli), le mofete, emissioni di biossido di carbonio, e le putizze, con diossido di carbonio e acido solforico, dal caratteristico odore di uova marce. Può accadere che le acque del sottosuolo scendano in profondità, riscaldandosi e dando origine a fenomeni diversi. I geyser (leggi gaiser) sono spruzzi intermittenti di acqua e vapori; i più famosi sono quelli dell Islanda e del Parco di Yellowstone negli Stati Uniti. Un esempio piuttosto frequente in Italia è quello delle acque termali, alcune delle quali collegate al vulcanismo. Tali acque godono spesso di caratteristiche medicamentose in quanto, avendo attraversato nel loro percorso di risalita gli strati della litosfera, si sono arricchite di particolari sali e altri minerali. Altro fenomeno di una certa importanza ai fini dello sfruttamento industriale è rappresentato dai soffioni boraciferi, getti di vapore d acqua che sgorgano dal suolo a temperatura dai 120 ai 180 C, ricchi di acido borico, idrogeno solforato e diossido di carbonio. A Larderello, in Toscana, sfruttando l energia ricavata dai soffioni boraciferi, sono state costruite centrali per la produzione di elettricità che alimenta le industrie chimiche locali; ciò costituisce un utilizzazione dell energia geotermica. 5